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一维纳米材料是研究电子传输行为、光学特性和力学机械性能等物理性质的尺寸和维度效应的理想体系。它们将在构筑纳米电子和光电子器件等集成电路和功能性元件的进程中充当非常重要的角色。尽管人们在低维纳米结构的制备方面已经取得了很多成功,但要获得结构、形貌和尺寸可以随意调控且尺寸分布均匀的低维纳米结构,尤其是对纳米材料的组装行为进行调控依然相当困难。对已有的制备方法和工艺加以改进和完善,从而实现对目标材料的任意调控是一项极具挑战的工作。本文探索了一种制备无机一维纳米材料及其自组装体的新方法。以无机盐类无机离子型包覆试剂(Li2SO4,K2SO4等)作为形貌控制剂来调控产物的尺寸及形貌,利用水热方法开展了WO3,Co3O4和偏磷酸镍一维纳米结构的制备工作,系统研究了实验条件对产物形貌的影响并分析了纳米结构的形成机制,同时对无机盐的调控机制进行了初步探讨。这种方法非常简便,低廉,产率高适合大量生产,且具有高选择性,形貌尺寸可调控等优点。因此添加无机盐是一种有效的控制纳米晶体生长的方法,为无机纳米材料的制备提供了新的思路。
1.六方相WO3纳米线的制备及其锂电化学性质研究:以Li2WO4作为前驱体,利用Li2SO4作为形貌控制剂和晶型控制剂,在水热条件下制备了大量六方相WO3纳米线。通过改变温度、体系的pH值、反应时间、无机盐的种类等,我们系统研究了实验条件对产物形貌的影响。经过对实验结果的详细分析,我们发现硫酸盐通过选择性的吸附在平行于WO3纳米晶体c轴方向的晶面上,使纳米晶体沿着h-WO3晶体的[001]方向生长,导致最终纳米线的生成。同时,在h-WO3生长过程中,Li+作为六方形和三角形孔道的稳定离子促进了六方相WO3的生成。我们将六方相WO3纳米线作为锂离子电池的电极材料研究了它们的电化学性能。这些纳米材料表现出远远优于其体相材料的循环性能,这表明材料的尺寸对其电化学性能有着重要影响。
2.碱金属钨青铜一维纳米材料的合成:在前面制备六方相WO3纳米线的基础上,通过在体系中同时引入适当的还原剂和相应的金属离子,我们开发了一种制备钨青铜纳米线的简便易行的方法,成功的制备了六方相碱金属钨青铜一维纳米材料AxWO3(HTB,A=K,Rb,Cs和NH4;0
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